Zur Stabilität barokliner Wellen im starr rotierenden Zylinderspalt

Abstract

Die vorliegende Arbeit präsentiert experimentelle Untersuchungen zur thermischen Konvektion in einem starr rotierenden Zylinderspalt mit freier Oberfläche unter Verwendung verschiedener Spaltweiten. Dichteunterschiede und Rotation verursachen in der Versuchsflüssigkeit Auftriebs- und Corioliskräfte, die bei entsprechendem Kräfteverhältnis die Ausbildung so genannter barokliner Wellen bewirken. Diese können sowohl regulärer als auch zeitabhängiger Natur sein. Bei hohen Rotationsraten tritt mit der irregulär gestörten Strömung eine weitere komplexe Strömungsform auf. Die Arbeit stellt Analysen zur Stabilität der beobachteten Strömungsmuster vor und diskutiert Übergangsszenarien zwischen grundsätzlichen Stabilitätsbereichen. Die Untersuchungen erfolgen mit zwei verschiedenen Methoden der Strömungsvisualisierung. Ein in solchen Experimenten neuartiges Thermographieverfahren wird für Messungen der Oberflächentemperaturverteilung eingesetzt. Die Auswertung von Geschwindigkeitszeitreihen ermöglicht eine Charakterisierung der den Strömungsmustern zugrunde liegenden Dynamik.